SAMENVATTING BEVINDINGEN - SYSTEEMEIGEN DYNAMIEK

Natuurlijke dynamiek bestaat uit veel verschillende facetten. Zo is er op dagelijkse schaal sprake van stroming door getij, met daarbij vaak ook door wind aangedreven golven. Deze natuurlijke vormen van dynamiek zijn sterk bepalend voor hoe het sublitoraal eruit ziet, maar ook vice versa (de abiotiek beïnvloedt de biotiek en de biotiek de abiotiek). Daarbij kan onderscheid gemaakt worden tussen hoog en laag dynamische gebieden, o.a. bepaald door de stroomsnelheid van het water in die delen, waarbij hoog dynamische gebieden overwegend diepere gebieden zijn. In de hoog dynamische gebieden is er sprake van een hogere bodemschuifspanning, grotere korrelgrootte van het sediment, lagere slibfractie en meer erosie.

Bodemdieren zijn aan hoog dynamische omstandigheden aangepast door o.a. hun verschijningsvorm (meer robuust) en levenswijze (snel reproducerend, korte levensduur). In termen van sensitiviteit en herstel leven hier dus soorten die laag gevoelig zijn voor verstoring en een korte hersteltijd hebben. In de hoog dynamische gebieden is de bodemdiergemeenschap daarbij weinig divers. In laag dynamische delen van het sublitoraal is een lage bodemschuifspanning aanwezig, een kleinere korrelgrootte, hogere slibfractie en vindt meer sedimentatie plaats. De bodemdiergemeenschap is meer divers en bestaat uit soorten die fragieler (sensitiever) kunnen zijn en een langere levensduur (langere hersteltijd) hebben.

3.2 Effecten van bodemberoering door natuurlijke 'events'

3.2.1 Storm

In tijd en ruimte is storm, een natuurlijk 'event', onvoorspelbaar en variabel qua voorkomen (meestal enkele keren per jaar). Van storm wordt gesproken bij windkracht 9 op de schaal van Beaufort (knmi.nl). Een storm gaat meestal vergezeld van zware tot zeer zware windstoten. Op zee zijn dan hoge golven te zien met volle, witte schuimstrepen. Langs de Waddenkust zijn ooit golven gemeten van 12 m hoog (knmi.nl). In de herfst en winter komen de zwaarste stormen voor. Het deel van de bodem dat onder water beroerd wordt door storm is onder andere afhankelijk van de diepte van het water en de kracht van de storm. Er is nog veel onduidelijk over wat zich tijdens stormen afspeelt op de zeebodem van de Waddenzee. Wat wel zichtbaar is, is bijvoorbeeld het massaal aanspoelen van bodemdieren zoals zeesterren op het strand (zie figuur 3-8 ter illustratie; NB. dit is het Noordzeestrand)

Morfologie

In deze literatuurstudie was het aantal bronnen over effecten van storm op de bodemmorfologie, schaars. Er is geen studie gevonden over de Waddenzee. Er is daarom gebruik gemaakt van een studie over sedimentatieprocessen, waarbij effecten van storm zijn gemeten, in de Oosterschelde, en internationale studies, waaronder één uit Brazilië (litoraal) en één uit de Baltische zee (sublitoraal). Studies over de directe effecten van storm zijn schaars.

De belangrijkste resultaten uit de gevonden bronnen tonen aan dat er met storm, naast door wind gedreven golven aan het oppervlak, sterke stromingen nabij de zeebodem aanwezig zijn. Deze stroming is van invloed op sedimenttransport, met name tijdens en vlak na een storm. Kohsiek et al. (1988) vonden op de Galgeplaat in de Oosterschelde dat het totale zandtransport in een vloed-eb cyclus tijdens een storm drie tot acht keer groter is, en dat het netto sediment transport voornamelijk het systeem uit ging. Het ging daarbij voornamelijk om het fijnere sediment (met kleinere korrelgrootte).

Figuur 3-8. Massaal aangespoelde zeesterren op het Noordzeestrand van Schiermonnikoog, februari 2020 (foto via Omrop Fryslân; M. Talsma)

De meest intense stormerosie treedt op tijdens doodtij, wanneer het verschil tussen hoog- en laagwater minimaal is. Tijdens springtij zijn de waterdieptes op het wad groter, waardoor de golfkracht op de rand van de plaat minder is, daarbij vindt er tijdens springtij juist sedimentatie plaats. Kohsiek et al. (1988) constateren dat de korrelgrootte en de sortering van oppervlakte sediment min of meer de gradiënten van de hydraulische energie in een systeem weerspiegelt.

Op litorale wadplaten in Brazilië was het sediment ruimtelijk meer homogeen verspreid na een periode van storm (hoge golfenergie), al was deze trend statistisch niet significant (Corte et al. 2017). Herkul et al. (2011) onderzochten het effect van fysieke verstoring op wadplaten in de Baltische zee door het verwijderen van 3 cm van het sediment om storm en ijsgang na te bootsen. Het organisch gehalte werd als sedimentparameter gemeten. Er bleek geen significant verschil te zijn in het organisch gehalte vergeleken met controle plots.

Biotiek

Er zijn drie studies geanalyseerd over effecten van storm op de biotiek, gesitueerd in de Waddenzee (litoraal), Baltische zee (sublitoraal) en Araca Bay, Brazilië (litoraal). Daarnaast is er een modelstudie van Hiddink et al. (2006) meegenomen. Omdat gegevens over effecten op sublitorale systemen schaars zijn, zijn resultaten van litorale studies meegenomen. De belangrijkste resultaten laten zien dat een storm met hoge golfslag een afname van mosselbedekking veroorzaakte (van 28%) bij droogvallende mosselbanken in de Waddenzee (Donker et al. 2015). Het effect van golfslag op mosselen hangt af van de lokale topografie. Mosselbanken die verhoogd waren, bijvoorbeeld als gevolg van eerdere opstuwing door ijsgang, lieten een hogere afname zien.

Voor schelpdieren, kreeftachtigen en borstelwormen, op droogvallende wadplaten in Brazilië, bleek de soortenrijkdom significant lager na een storm met hevige golfslag (Corte et al. 2017). Ook de dichtheid en biomassa waren lager voor schelpdieren en kreeftachtigen na een storm. Borstelwormen namen in aantallen toe na een storm (Corte et al. 2017;

Figuur 3-9. De fractie van de populatie infauna die verdwijnt uitgezet tegen sediment erosie als gevolg van een orkaan (open cirkel), storm (zwarte

Herkul et al. 2011). De grootte van een effect door storm op biotiek hangt onder andere af van het moment in het seizoen. Herkul et al. (2011) vonden in de Baltische zee, bij experimentele verwijdering van de toplaag van het sediment ter nabootsing van mogelijke stormeffecten, dat zowel de dichtheid als de biomassa van bodemfauna significant afnam direct na verstoring. Verstoring in het voorjaar had een groter effect op de bodemfauna dan verstoring in de zomer.

Sediment bewegingen, als gevolg van golfbeweging door wind en getij, kunnen een oorzaak zijn van sterfte onder bodemdieren en gevolgen hebben voor hogere trofische niveaus (modelstudie met data van de Noordzee, Hiddink et al. 2006). Het verband tussen sediment erosie en benthos sterfte is tegen elkaar uitgezet door Hiddink et al. (2006) (zie figuur 3-9). Het jaarlijks sterftecijfer als gevolg van sedimenterosie is gemodelleerd als erosie mortaliteit = 1 - (1- sterfte per storm)aantal stormen. Een storm werd door Hiddink et al. (2006) gedefinieerd als een gebeurtenis waar de significante golfhoogte meer dan 4 meter was. Hoe meer erosie, hoe groter de fractie van de populatie bodemdieren die verdween. Erosie is in figuur 3-9 weergegeven als gevolg van een orkaan, storm en sedimentbeweging als gevolg van getijstromen (waarbij er bij de laatste m.b.v. experimenteel onderzoek bij een bepaalde mate van erosie verschillende gevoeligheid bleek van de bodemdieren: sommigen spoelden weg, anderen kropen dieper in het sediment).

Indicatoren voor natuurlijk herstel zijn niet in alle studies beschreven. Herkul et al. (2011) beschrijven dat de

soortensamenstelling van de bodemgemeenschap sneller herstelde dan de dichtheid en biomassa. Volledig herstel van de bodemfauna is niet vastgesteld, vanwege beperkte duur van de studie (enkele maanden). Droogvallende mosselbanken herstelden na beschadiging niet binnen de twee jaar van het onderzoek, door de combinatie van golven en ijsgang (Donker et al. 2015).

Tabel 3-4. Samenvattende tabel van literatuurstudie over effecten van natuurlijke bodemdynamiek door storm, aan de hand van indicatoren uit het afwegingskader. NB. bevindingen in de tabel zijn gebaseerd op lokaal en specifiek onderzoek, zoals beschreven in de hoofdtekst (zie voor referenties bijbehorende tekst in §3.2.1).

STORM

Mate van invasie Van bedekken, omploegen tot schuren (matige beroering) Frequentie van beroering Variabel (sporadisch)

Ruimtelijk lokaal - Waddenzeebreed Waddenzeeschaal

Systeem (dynamiek / diepte) Hoog /diep Laag /diep Hoog/ ondiep Laag/ondiep Bodemdynamiek (sedimentatie - erosie) - - - Sedimenttransport door verhoogde stroming

Sedimenttype - - - Fijner sediment

verplaatst, grovere korrel blijft achter

Organisch materiaal gehalte - - - Geen verschil

gevonden

Bodemschuifspanning - - - Hoog, wanneer golven

op ondiepe platen breken

Biomassa - - - Afname voor

schelpdieren/ kreeftachtigen

Dichtheid - - - Afname voor

schelpdieren/ kreeftachtigen

Diversiteit/rijkdom - - - Afname voor

schelpdieren/ kreeftachtigen

Sensitiviteit (kwetsbaar) - - -

-Herstel - - - > 2 jaar voor

mosselbank Kennisleemte: Er is geen gedocumenteerde kennis over effecten van storm op het sublitoraal van de Waddenzee (dit afwegingskader is ingevuld met informatie over het litoraal, internationale- of modelstudies).